DE926573C

DE926573C - Verfahren und Vorrichtung zum Erhoehen der Haltbarkeit von Schweiss-verbindungen an Folien aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE926573C
Application number: DES21920A
Authority: DE
Inventors: Emil Walther
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1951-02-18
Filing date: 1951-02-18
Publication date: 1955-04-21

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erhöhen der Haltbarkeit von Schweißverbindungen an Folien aus thermoplastischen Kunststoffen Es ist bekannt, Folien aus thermoplastischen Kunststoffen in der gleichen Weise miteinander zu vernähen, wie es bei Geweben, auch bei mit Gummi oder Kunststoff imprägnierten Geweben, bekannt ist. Vernähte Kunststoffolien haben aber die unangenehme Eigenschaft, daß sie längs der Naht, beispielsweise bei Bekleidungsstücken aus Kunststoffolien, leicht reißen.
Es ist auch bekannt, thermoplastische Kunststoffolien, statt miteinander zu vernähen, unter Wärmeeinwirkung zu verschweißen. Zur Erwärmung der Folien an den Schweißstellen eignet sich besonders die Hochfrequenzenergie, da sie der Folie die Wärme nicht von außen zuführt, sondern diese in der Folie selbst erzeugt. Häufig reicht jedoch die Reißfestigkeit an der Schweißstelle wegen der beim Schweißen auftretenden Kerbwirkung der Preßelektroden nicht ans so daß man schon Hilfsmittel zur Verstärkung der Schweißverbindung herangezogen hat, und zwar Einlagen aus Fäden oder Metall in die Schweißverbindung sowie andere zusätzliche Kunststoffbeilagen zur Schweißstelle.
Die Festigkeit der Verbindung derartiger Einlagen oder Beilagen mit dem thermoplastischen Material hängt weitgehend von dem bei der Schweißung angewärmten Preßdruck ab. Bei Anwendung eines erhöhten Preßdrucks tritt aber, wie vorstehend bereits erwähnt, eine Kerbwirkung auf, die die Festigkeit der Verbindung senkrecht zu den Einlagen wieder vermindert. Das genannte Hilfsmittel stellt also noch keine einwandfreie Lösung dar.
Um die Nachteile zu vermeiden, kommt erfindungsgemäß ein Verfahren zur Verbindung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen zur An- wendung; das dadurch gekennzeichnet list, daß diie Folien an der Schweißstelle zusätzlich, vorzugsweise während oder/und nach der Schweißung, vernäht werden. Hierdurch wird der große Vorteil erreicht, daß die Verbindungsstelle mit relativ geringem Druck unter Einfluß von Hochfrequenz verschweißt werden kann, so daß Kerbwirkungen vermieden sind und die Festigkeit der Folien etwa der einer Folie ohne Schweißnaht entspricht.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Ein besonders einfaches Verfahren besteht darin, daß die zum Vernähen benutzte Maschine gleichzeitig als Schweißmaschine arbeitet. Bei der Verwendung einer derartigen Maschineneinrichtung können ebenfalls verschiedene Verfahren angewandt werden. Beispielsweise können zwei oder mehrere aufeinandergelegte Folien in der Weise miteinander verbunden werden, daß sie zunächst miteinander verschweißt und dann die verschweißten Stellen unmittelbar anschließend, solange sie noch plastisch sind, mit einem Faden vernäht werden. Es ist aber auch umgekehrt möglich, die Verbindungsstellen zuerst zu. vernähen und dann zu verschweißen. Schließlich ist es auch möglich, beide Vorgänge gleichzeitig vorzunehmen. Wesentlich ist es in jedem Falle, daß sich die Folienmasse beim Schweißen in einem solch plastischen Zustand befindet, daß der eingenähte Faden weitgehend von der Kunststoffmasse aufgenommen wird. Als Fadenmaterial kommen in erster Linie Textilfäden in Betracht. In Sonderfäilen können aber auch Metallfäder, Glasfäden, Gummifäden zur Anwendung kommen. Kunststoffäden werden wegen ihrer Erwärmbarkeit und damit wegen der Gefahr des Verlaufens während der Schweißung nur in Ausnahmefällen benutzt.
Einige Ausführungsformen von Einnichtungen, die sich zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besonders eignen, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Einrichtung zum gleichzeitigen Nähen und Schweißen im Hochfrequenzkondensatorfeld, Fig. 2 eine Einrichtung, bei der das Gut im kapazitiven Hochfrequenzfeld verschweißt und unmittelbar danach in noch plastischem Zustand vernäht wird, Fig 3 eine Einrichtung, bei der das Grit vor und nach dem Nähen im kapazitiven Hochfrequenzfeld vorgewärmt und nach dem Nähen im gleichen Feld verschweißt wird, Fig. 4 eine Einrichtung, bei der eine Nähnadel elektroinduktiv erhitzt wird und somit gleichzeitig zum Nähen und Lochschweißen von Folienbahnen dient.
In Fig. 1 ist an einer üblichen Nähmaschine auf der Nadel 1, die den Faden 2 in bekannter Weise führt, eine Elektrode 3 aufgesetzt, die von der Feder 4 gehalten wird. Der Elektrode 3 gegenüber im Arbeitstisch ist die Elektrode 5 unmittelbar um die Öffnung für die Nadel herum angebracht. Die Hochfrequenzschlüsse der Elektroden 3 und 5 sind in deir Zeichnung zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Um einen Überschlag zwischen den beiden Elektroden und der Nadel zu vermeiden, ist in der Elektrode 5 ein Röhrchen 6 mit kleinem Verlustwinkel und kleiner Dielektrizitätskonstante, z. B. aus Keramik, angebracht. Das zu verbindende Gut 7 liegt auf dem Tisch 8 unter dem Füßchen 9. Im Arbeitsgang durchsticht die Nadel 1 das Gut 7, die Elektrode 3 wird zusammen mit der Nadel auf des Gut bewegt und durch die Feder 4 angepreßt. In diesem Zeitpunkt schaltet sich der Hochfrequenzgenerator ein und verschweißt die Folien in bekannter Weise an der Stichstelle. Die beim Durchstechen der Nadel auftretenden Risse werden durch das Plastischwerden des Gutes völlig beseitigt, und es entsteht eine wesentlich festere Verbindung als durch das bloße Nähen mit einer bekannten Einrichtung.
In Fig. 2 ist unmittelbar vor der Nadel 1 eine Rollenelektrode 12 angeordnet. Ihr gegenüber befindet sich als Gegenelektrode 13 der Arbeitstisch, der mit einer Metallfolie überzogen oder auch ganz aus Metall bestehen kann. Die beiden Elektroden liegen an einem Hochfrequenzgenerator. Das Gut 7 bewegt sich durch diese Einrichtung so, daß es zunächst das von den Elektroden 12, 13 gebildete Kondensatorfeld durchlaufen muß und dann unter die Nähnadel 1 zum Vernähen der Schweißnaht gelangt.
In Fig. 3 ist eine Weiterbildung nach Fig. 2 gezeigt. Hier wird das Gut vor und nach dem Nähen mit der Nadel 1 durch die rollenelektroden 14 und 15 nacheinander im Hochfrequenzfeld erhitzt. Der Arbeitstisch dient dabei als Gegenelektrode; während die Elektroden 14, 15 mit dem Hochfrequenzgenerator verbunden sind, liegt die Gegenelektrode an einem Zwischenpotential des Generators, in diesem Fall über Erde. Die Sekundärspule des Generators ist dabei mit einer Zwischenanzapfung versehen und über diese Anzapfung geerdet. Die Hochfrequenzanordnug ist beispielsweise so bernessen, daß sich das Gut unter der Elektrode zunächst nur so weit erwärmt, daß es schmiegsamer wird und sich von der Nadel leichter durchstechen läßt, um es dann unter der Elektrode 15 bis auf die Schweißtemperatur zu erhitzen, oder auch derart, daß das Gut unter der Elektrode 14 geschweißt wird, dann (noch plastisch) genäht und schließlich unter der Elektrode 15 unter gelinder Wärme gepreßt und hierdurch glattgebügelt wird.
In Fig. 4 wird die Nadel 1 mit dem Faden 2 durch die Induktionsspule 10, die an einem Hochfrequenzgenerator liegt, induktiv erhitzt. Beim Durchstechen durch das Gut 7 wird durch diese Wärme das Gut bei jedem Stich sofort verschweißt. Der Faden muß in diesem Falle besonders wärmefest sein; er kann beispielsweise aus Glas bestehen.
Das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung sind nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern können mannigfach abgewandelt und den gegebenen Betriebsbedingungen angepaßt werden Beispielsweise ist

Claims

es denltbar, links und rechts von der Nähnadel, in der Nahtrichtung gesehen, je eine Rollenelektrode anzuordnen, die das Gut links und rechts von der Naht verschweißen, und zwar derart, daß das Gut his. in die Naht hinein plastisch wird P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zum Erhöhen der Haltbarkeit von Schweißverbindungen an Folien auls thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien an der Schweißstelle zusätzlich, vorzugsweise während oder/ und nach dem Schweißen, vernäht werden.
2. Verfahren nach Anspr.ucih I, gekennzeichnet durch die Anwendung von Hochfrequenz zur Erzeugung der Schweißwärme.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Kombination einer Nähmaschine mit einer Kunststoffschweißmaschine, z. B. einer Hochfrequenzschweißvorrichtung.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Nähmaschine, an der mindestens zwei an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossene Elektroden, z. B. Rollenelektroden, derart angeordnet sind, daß das zwischen ihnen erzeugte Hochfrequenzfeld die vernähten bzw. zu vernähenden Stellen der Folien durchdringt und erhitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dia.-durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden einen Teil der Auflagefläche der zu vernähenden Folienstelle bildet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Elektrode oberhalb der zu vernähenden Folienstelle konzentrisch zur Nähnadel angeordnet und vorzugsweise in senkrechter Richtung federnd befestigt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Nähmaschine mit einer Vorrichtung zum Erhitzen der Nähnadel, beispielsweise durch eine die Nähnadel umschließende Glühspule, die die Nähnadel elektroinduktiv erwärmt.

Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 260 146, 227 567.